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两相流的数值模拟-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动钢管滚圆机

作者：lujianjun　|　来源：欧科机械　|　发布时间：2019-03-04 20:17　|　浏览次数：次

针对Y型微通道气液两相流的数值模拟,建立了适用于微通道气液两相流的计算模型,采用CFD方法对微通道内流体的流动进行了数值研究,分析了微通道内流动状态、气泡形状以及生成周期,模拟了Y型微通道气液两相流弹状流的形成过程,并对弹状流的压力、速度、壁面剪切应力的分布、变化趋势及原因进行了深刻剖析,揭示了弹状流流动规律,为进一步加强弹状流应用打下基础,为微通道中的气液两相流动提供了可靠的理论依据。理模型及控制方程为精确预测Y型微通道内液滴生成机理及其影响规律［11］两相流的数值模拟-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动钢管滚圆机滚弧机，建立了三维Y型微通道模型来进行气液两相流的研究，如图1所示，气液两相进口矩形截面通道边长为100μm，水平方向的直管长度为6，000μm。图1微通道模型在数值模拟中采用了VOF方法［12］，该方法能够精确地跟踪互不相溶流体之间的自由界面。VOF方法中的控制方程有以下三个:连续性方程:ρt+"·(ρv)=0(1)动量守恒方程:t(ρv)+"·(ρvv)=－"ρ+"μ"v+"v()[]T+F(2)体积分率方程:ΩGt+v·"ΩG=0(3)由式(3)可以求得气相的体积分率，在通道内所有相体积分率的和为1本文由张家港弯管机网站

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转载中国知网整理!www.wangaunjimuju.net，因而液相的体积可由下式(4)求得:αL=1－αG(4)在微尺度流通中，Kn数作为判断连续性假设是否成立的重要依据。当Kn＜0．001时，为连续区，流体可认为是连续流体，经典流体力学理论及N－S方程适用，Kn=λ/L，其中λ是分子平均自由程，L是微通道的当量直径。本文中空气的平均自由程λ=0．069μm，当量直径L=212μm，Kn＜0．001，进而本文对微通道的模拟符合经典流体力学理论［13］，N－S方程适用。3边界条件和数值方法气液相均采用速度入口边界条件，气相入口速度0．252m/s，液相入口速度0．05m/s;出口采用压力出口边界条件;空气密度ρair=1．22kg/m3，热导率kair=0．0242W/(m·K)，比热容cair=1，006．4所占比例越来越大。在t=0．025039s－0．025539s，椭球形部分的气相的体积沿通道径向方向不断增大，气液交汇处液相越来越多，在t=0．025339s时刻，气相被剪切断开，形成气泡，在断裂的瞬间，气泡尾部产生波动，在表面张力的作用下，最终波动消失，形成两端均为椭圆形的弹状气泡。液相紧随其后，进入主通道流动。支管中气相继续流动，下一个气泡开始形成，气泡之间形成弹状液体。图2为气泡形成的一个周期内的数值模拟结果。图3气泡长度变化曲线图4Y型微通道压力云图上分析可知，无热边界条件时气泡形成周期约为T=0．00415s，读取气泡长度，绘制如下曲线，如图3所示。由图3可知，气泡长度约为0．8mm。图5微通道中心线上压力分布曲线Fi图6左侧面中线压力分布曲线Fig．侧面中线压力分布曲线两相流的数值模拟-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动钢管滚圆机滚弧机本文由张家港弯管机网站

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